Проектирование волоконно-оптической линий связи

 

  Кроссовый коммутатор

Кроссовый коммутатор – устройство ,  позволяющее связывать различные  каналы, закрепленные за пользователями , путем организации постоянных или  временных перекрестных соединений между ними.

 Кроссовые коммутаторы [3] применяются в узлах большой пропускной способности, где необходимо гибкое управление нагрузкой различных направлений. Условное обозначение DXC. В некоторых случаях мультиплексоры могут использоваться для объединения однотипных потоков нескольких удаленных узлов сети в одном распределенном узле, связанном с главной транспортной магистралью. Такое устройство называется концентратором. Он дает возможность удаленным узлам обмениваться информацией между собой , не загружая основной тракт транспортной сети.

 

 

 

 

 

 

3.4 Синхронная цифровая иерархия

 

 

Основные характеристики синхронной цифровой иерархии определены в Рекомендациях G.707 ... G.709 МСЭ-Т [4].

(STM = синхронный транспортный  модуль)

Основная структура  цифровых сигналов включает в себя октеты (байты, по 8 бит в каждом). Период цикла одинаков для всех уровней  иерархии и равен 125 мкс, длина цикла  в байтах таким образом тем  больше, чем выше уровень иерархии.

Цикл состоит из заголовка (содержащего сигнал привязки цикла  и служебную информацию), адреса размещения полезной нагрузки и самой  полезной нагрузки. Если синхронная сеть не является чисто распределительной  сетью, наличие задержки в тракте означает, что только частота (но не фаза) входного сигнала сети синхронизирована [5]. Следовательно, при мультиплексировании сигналов необходимо осуществить подстройку фазы/задержки. В плезиохронных системах это достигается с помощью процесса выравнивания. Однако в отличие от плезиохронных систем, использующих только положительное выравнивание, в системе СЦИ используется и положительное, и отрицательное выравнивание.

3.4.1 Принципы мультиплексирования

Мультиплексный сигнал STM-4 состоит из 4 сигналов AUG, аналогичных  используемым в STM-1 (AU), и блока из 8 х 4 х 9 байтов секционного заголовка (SOH) (рисунок 3.4). Он формируется путем чередования байтов N сигналов AUG. В результате образуется сигнал со скоростью передачи в N раз большей, чем STM-1, и с постоянным периодом цикла (125 мкс). В этом мультиплексном сигнале

 

 

Рисунок 3.4 - Мультиплексирование 4 групп административных

блоков при формировании  STM-4 сигнала

 

первый байт принадлежит  первому сигналу STM-1, второй байт –  второму сигналу STM-1 и так далее. В случае STM-4 пятый байт снова  принадлежит первому сигналу STM-1, шестой – второму и так далее.

Примечание: При мультиплексировании N сигналов STM-1 только виртуальный контейнер VC-4 цикла STM-1 остается неизменным в цикле STM-4. Байты секционного заголовка (SOH) сигнала STM-4 меняют структуру как показано на рисунке 3.6, а указатели устанавливаются в соответствии с новым требуемым значением.

3.4.2 Структура секционного заголовка (SOH)

Так как формирование кадров потока STM-4 происходит из кадров STM-1, рассмотрим с начало формирование потока STM-1.

На рисунке 3.5 приведена структура секционного заголовка сигнала STM-1.

Байты заголовка используются для передачи дополнительной информации, синхронизации цикла, для обеспечения  функций контроля и управления.

Байты первых трех рядов заголовка  цикла (RSOH - заголовок секции регенерации) доступны во всех пунктах регенерации и точках окончания линии, тогда как байты рядов с 5 по 9 доступны только в точках окончания линии. Байты четвертого ряда заголовка содержат указатель размещения данных и три свободных байта служат для настройки фазы (выравнивания).

Первый ряд цикла, в отличие  от других его компонентов, не подвергается скремблированию перед передачей, поскольку содержит информацию о  начале цикла (байты А1 и А2). Байт С1 не имеет значения для цикла STM-1, он используется в циклах более высоких уровней (STM-N) для идентификации сигнала STM-1, входящего в состав сигнала STM-4. Байт В1 используется для контроля вероятности ошибки путем проверки четности при передаче сигнала STM-4 в пределах соответствующей секции регенерации. Байт Е1 задействован для организации служебного канала. Байт F1 доступен опреатору для организации канала данных.

Байты D1  ¾  D3 вместе образуют канал передачи данных со скростью 192 кбит/с (DCC_R), который используется для управления сетью.

Заголовок секции мультиплексирования  содержит байты В2 для контроля за работой секции мультиплексирования  путем проверки четности (раздельно  для каждого цикла STM-1, входящего  в состав STM-4, байты К для управления и проверки системы линейного  защитного переключения и байты D4 ¾ D12, которые вместе образуют канал передачи данных со скоростью 576 кбит/с (DCC_M), используемый для управления сетью.

Байт S1 несет информацию о состоянии (качестве) синхронизации.

 

Рисунок 3.5 - Использование байтов заголовка цикла STM-1

в соответствии с Рекомендацией  МСЭ-Т G.708

 

AU  Административный блок

A1,A2  Сигнал подстройки цикла

B1  Контроль четности секции регенерации

B2  Контроль четности секции мультиплексирования

C1  Идентификатор STM-1

D1 - D3  DCC_R: Канал передачи данных секции регенерации (RS)

D4 - D12 DCC_M: Канал передачи данных секции мультиплексирования (MS)

(канал передачи данных системы  управления согласно      Рекомендации МСЭ-Т G.784)

E1  Канал служебной связи секции регенерации

E2  Канал служебной связи секции мультиплексирования

F1  Канал пользователя сети

K1,K2  Байты функции защитного переключения и идентификаторов     сигналов AIS и  FERF секции мультиплексирования

MSOH  Секционный заголовок секции мультиплексирования

M1  Идентификатор ошибки приема блока на дальнем конце

RSOH  Секционный заголовок секции мультиплексирования

S1  Сообщения о состоянии синхронизации

Z1,Z2  Резервные байты

Неотмеченные байты (белые  поля) могут быть использованы для  организации дополнительных каналов. МСЭ-Т сохраняет за собой право продолжения работ по стандартизации.

 

Байты Z зарезервированы  для реализации функций, которые  в настоящее время еще не определенны  МСЭ-Т.

Байт М1 передает информацию об ошибках  приема на дальнем конце секции мультиплексирования (FEBE).

Байт Е2 предназначен для организации  канала служебной связи между  линейными оконечными точками.

Байты, отмеченные на рисунке темным фоном, зарезервированы для национального  применения.

Байты без обозначения доступны для организации дополнительных каналов. Так, например, МСЭ-Т зарезервировал их для использования в будущем. Оборудование SL4  и SL16 в настоящее время используют только байты E1, F1, D1 ¾ D3, D4 ¾ D12  и байт Е2 для дополнительного канала.

При описании принципа мультиплексирования (рисунок 3.4) уже упоминалось, что заголовок болеее высокого уровня иерархии (STM-N) содержит Nx9 байтов в ряду. В цикле STM-4, например содержится 4х4х3 байтов А1 и т.д.

Рисунок 3.6 показывает организацию байтов заголовка сигнала STM-4

 

.

 

Рисунок 3.6. - Организация байтов заголовка в сигнале STM-4.

 

Как уже говорилось, при  мультиплексировании происходит изменение  структуры заголовка. Поскольку  байты B1, D, E, F, K, M1 и S1 используются только один раз для передачи сигнала STM-4, структура заголовка более высокого уровня не равна в точности чередующейся 4 раз последовательности битов заголовка STM-1.

3.4.3 Указатель

Предварительные замечания: МСЭ-Т предусматривает различные указатели для различных типов сигналов и их комбинаций. Ниже обсуждается указатель AU-4, имеющий важное значение для систем SL4 [6].

Указатель AU-4 позволяет обеспечить гибкое и динамичное размещение виртуального контейнера VC-4 внутри цикла STM-4, т.е. допускаются  флуктуации фазы VC-4 относительно цикла STM-4.

На рисунке 3.7 приведена байтовая структура указателя. Байты H3 позволяют передавать нагрузку с отрицательным выравниванием. Байты H1 и H2 содержат информацию указателя, как показано на рисунке 3.8.

Первые четыре бита байта H1 (новый  флаг данных) используются для определения  произвольного изменения фазы между  заголовком и виртуальным контейнером. Такое изменение может возникнуть, например, в начале передачи полезного  сигнала при установлении нового соединения.

 

.

Рисунке 3.7. - Байтовая структура указателя AU-4

 

Пояснение: Виртуальный контейнер VC-4 содержит 9х261 байт, это соответствует 3х783 байта (рисунок 3.7). В ходе выравнивания доступны три байта H3 (отрицательное выравнивание) или же эти три байта не используются (положительное выравнивание).

 

Вместе с байтом H2 последние  два бита байта H1 образуют 10-битовое  слово адреса начала виртуального контейнера в поле полезной нагрузки. Этот адрес представляет собой двоичное число, принимающее значения от 0 до 782 (десятичное). Оно показывает сдвиг фазы между указателем и первым байтом виртуального контейнера с дискретностью в 3 байта.

 

Рисунок 3.8. - Байты указателя

3.4.4 Метод выравнивания

При наличии разницы  в частоте цикла STM и виртуального контейнера VC значение указателя (адрес) увеличивается или уменьшается  одновременно с положительным или  отрицательным выравниванием.

Если частота виртуального контейнера значительно меньше частоты цикла STM, то начало контейнера будет периодически соскальзывать в первоначальное положение, механизм положительного выравнивания теряет информацию, а значение указателя каждый раз должно быть увеличено на 1. Этот процесс отмечается инвертированием битов I указателя. Следующий указатель содержит новое значение.

Если же частота контейнера слишком велика, включается механизм отрицательного выравнивания, а значение указателя уменьшается на 1. Это  отмечается инверсией битов D слова  указателя.

3.4.5 Информационная часть, маршрутный заголовок

 

Как уже отмечалось, полезный сигнал размещается в виртуальном  контейнере. Из всех типов контейнеров, предусмотренных МСЭ-Т, используется только контейнер VC-4. В его состав входит маршрутный заголовок, содержащий информацию о маршруте контейнера (адрес, контроль ошибок и т.д., относящиеся к данному каналу передачи) и контейнер C4 (рисунок 3.9).

Маршрутный заголовок  виртуального контейнера VC-4 размещается  в первых байтах всех девяти рядов  контейнера (рисунок 3.10). Эти девять байтов имеют следующее назначение:

J1 описание маршрута;

B3 проверочный байт контроля ошибок маршрута;

C2 байт индикации состояния маршрута: рабочее/нерабочее/не используется;

G1 передача информации о состоянии маршрута передатчику;

F2 канал связи оператора;

H4 индикация наличия нескольких последовательных циклов  (для специальной нагрузки);

Z3 ¾  Z5 зарезервированы для будущих применений.

Контейнер C4 содержит информацию, которую необходимо передать. Ее источником может быть либо плезиохронный сигнал (например, 140 Мбит/с,  подраздел 3.5), либо сигнал синхронной цифровой иерархии.

 

Рисунок 3.9. - Структура и состав сигнала STM-4

 

 

 

Рисунок 3.10 - Информационная часть и маршрутный заголовок  
виртуального контейнера VC-4 после объединения  
с указателем образуют административный блок.

3.5 Сигналы плезиохронной цифровой иерархии

 

 

Аппаратура синхронной цифровой иерархии позволяет также  передавать сигналы плезиохронной  цифровой иерархии. С этой целью  требуется применение процесса выравнивания, обеспечивающего передачу плезиохронных  сигналов в контейнере (С).

3.5.1 Размещение

Плезиохронный сигнал со скоростью 139264 кбит/с может быть встроен в контейнер С-4. каждый из 9 рядов контейнера С-4 разбивается на 20 блоков по 13 байтов в каждом.  
12 байтов используются для передачи информационного сигнала со скоростью 140 Мбит/с. 13 байт используется по-разному, как показано на рисунок 2.8  (байты W, X, Y и Z).

Биты О заголовка зарезервированы  для организации канала связи  заголовка в дальнейшем.

 

 

Рисунок 3.11 - Размещение плезиохронного сигнала 139 264 кбит/с

в сигнале STM-1

 

 

Рисунок 3.12 - Девятирядная структура контейнера VC-4

3.5.2.Выравнивание

Пять контрольных битов  выравнивания C в каждом ряду содержат информацию о выравнивающих битах S: комбинация CCCCC = 00000 показывает, что  бит S используется для передачи информации, тогда как комбинация CCCCC = 11111 показывает, что бит S является битом выравнивания.

Тип используемой аппаратуры:

WaveStar ADM 4/1